Пора исключить климатические страшилки из школьной программы

***

Введение

Человечество вправе гордиться многими достижениями в области охраны природы и природопользования: создана довольно репрезентативная международная система особо охраняемых природных территорий (ООПТ), улучшена ситуация с «кислыми дождями», ликвидированы многие очаги экологической опасности (напр., восстановлена экосистема залива Монтерей в Калифорнии). Эффективно работают многие международные конвенции и соглашения, имеется масса примеров позитивного противодействия постоянно меняющимся природным условиям даже в чрезвычайных обстоятельствах (стабилизация территорий ниже уровня моря в Нидерландах, эффективные градосторительные решения в условиях постоянной угрозы сильных землетрясений в крупнейшем городе планеты — Токио).

Однако именно область экологических знаний оказалась слишком часто наполненной недоказанными, непроверенными сведениями. Иногда это просто так называемые экологические страшилки на основе предположений, порой со ссылкой на презумпцию экологической опасности и экологический алармизм.

Экологический алармизм

Алармизм полезен в этическом отношении («мы за всё в ответе»), в воспитательном аспекте, как призыв к разумному отношению к природе. Важно также, что в научно обоснованных случаях он представляет собой своеобразную обратную связь, позволяющую уменьшить отрицательные последствия антропогенного фактора.

В то же время в существующем гипертрофированном виде он вызывает негативные настроения в обществе, часто ведёт к экологическому нигилизму, отвлекая от действительно эффективных методов решения экологических проблем.

Признавая ответственность человечества за ситуацию в мире, следует отметить, что необоснованное преувеличение роли человечества в кризисных явлениях приводит не только к негативным эмоциям, но снижает интерес к экологической проблематике в обществе, поскольку реальность свидетельствует об обратном: уровень жизни в мире растёт, продолжительность жизни растёт, в целом растёт качество жизни человека.

Алармизм также отвлекает от главной задачи — обеспечить безопасность человечества от превосходящих сил природы и в современном виде ведёт к снижению роли науки, научного знания!

Экологический алармизм развивает нашу ответственность за всё происходящее вокруг. Но не он спасает планету, а научно-технические достижения и выработанные на их основе конкретные технологии решения возникающих экологических проблем.

Насущно важнейшей задачей является развитие экологического образования и мировоззрения населения на основе научных материалов, а не журналистских расследований (пример чему книга Д. Уоллес-Уэллс «Необитаемая Земля» [1]), зачастую эксплуатирующих эмоции больных подростков (Грета Тунберг — наиболее яркий пример такой рода).

Особенно много спекулятивных моментов в последние годы наблюдается вокруг дискуссии по поводу глобального потепления климата и особенно в связи с так называемой гипотезой парникового эффекта.

Основным источником экологического алармизма является вариативность прогнозирования. Следует заметить, что любое предсказание недостоверно по определению, поскольку весьма трудно учитывать множество определяющих будущее факторов.

Результаты прогноза в значительной степени зависят от точки зрения прогнозиста и взятых им за основу данных. Поэтому, например, прогнозы дальнейших изменений температуры на планете показывают противоречивую картину: как возможного дальнейшего роста приповерхностной температуры воздуха, так и её уменьшения в зависимости от времени аппроксимации кривых рядов наблюдений и взятой за основу прогноза длительности обнаруженных ранее циклов изменения климата.

Так, анализируя кривую изменения глобальной температуры с 1800 г., можно на основании линейной аппроксимации всей кривой получить прогноз роста температуры к 2100 г. в 0,8°С. Если анализировать период с 1980 по 2000 г., то к 2100 г. прогноз повышения температуры составит 3°С (такой подход почему-то за основу взяла Межправительственная группа по изменению климата — IPCC). Если для анализа взять участок синусоиды 2000–2010 гг., как сделали сотрудники Арктического и антарктического НИИ Росгидромета, можно получить отрицательный прирост температуры (рис. 1).

Для территории России при использовании температурного тренда 1985–2015 гг. (рис. 2) к 2030 г. можно прогнозировать потепление более чем на 4°С, а если взять более долговременный тренд 1936–2015 гг. — то только на 0,5°С за 100 лет. Другие взятые для анализа периоды могут дать противоположный результат.

Попытаемся проанализировать ситуацию с изменениями глобальных природных процессов и вызывающих их факторов с различных точек зрения на примере остро обсуждаемых сейчас глобальных изменений климата.

Глобальные изменения климата — часть глобальных изменений природной среды, обусловленная изменениями теплового баланса атмосферы, циркуляцией вод океана и круговоротом воды, флуктуациями солнечной активности, инсоляцией, антропогенными и другими факторами.

Главная задача в этом отношении — попытаться понять главную причину таких изменений, понять, насколько долговременный этот тренд и каковы его реальные причины при столь большом количестве действующих факторов.

Динамика температуры атмосферы Земли за последние двести лет представлена на рис. 3. Очевидно, что, несмотря на большую степень стохастичности, начиная примерно с 1910 г. наблюдается тренд к потеплению климата на Земле.

Источник: https://smart-lab.ru/uploads/images/02/58/00/2019/09/28/09832b.png.

Для объяснения наблюдающегося за последнее столетие потепления атмосферы Земли на 0,5–1°С выдвинуты десятки гипотез, объясняющих это явление самыми разными причинами.

Поскольку главным источником тепла на Земле является поток солнечной энергии, постоянно изменяющийся по своим законам (рис. 4 и 5), то было бы вполне естественно связать такое потепление преимущественно с изменениями инсоляции.

Реальное поступление солнечного излучения на Землю (инсоляция) зависит не только от динамики солнечной активности, но и от динамики вращения Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, а также от прозрачности атмосферы Земли, отражающей способности ее поверхности (альбедо) и других причин. Кроме того, на температуру атмосферы влияет также такой важный земной фактор, как вулканизм, не только за счёт дополнительного поступления тепла и углекислого газа из недр Земли, но и из-за изменения прозрачности атмосферы.

По этой причине для объяснения наблюдающегося за последнее столетие потепления атмосферы Земли на 0,5–1°С вполне разумно рассматривать именно эти естественные причины.

Гипотеза парникового эффекта

Однако из всех предложенных гипотез о причинах современного потепления самой распространенной и буквально навязываемой определенными промышленными и политическими кругами стала гипотеза так называемого парникового эффекта, основанная на совпадении современных трендов роста температуры (см. рис. 3) и концентрации углекислого газа в атмосфере (рис. 6). Формальным объяснением механизма такой взаимосвязи стало утверждение, что повышение концентрации углекислого и других так называемых парниковых газов приводит к задержке отраженного солнечного тепла атмосферой Земли и соответственно к росту температуры. Поскольку рост содержания углекислого газа в атмосфере связали с деятельностью человека за счет сжигания углеродсодержащего топлива (древесина, уголь, нефтепродукты, природный газ), то и вину за потепление возложили на антропогенный фактор.

В длительном периоде истории биосферы (420 тысяч лет) взаимосвязь температуры и содержания углекислого газа в атмосфере показана на рис. 7. Та же тесная связь отражена и на рис. 8 за более короткое время.

Источник: РАЭ 60, станция Восток: про керны и климат (livejournal.com).

Наблюдаемое изменение этих параметров абсолютно синхронно, как будто нет других факторов (других парниковых газов и, прежде всего паров воды, концентрация которых в атмосфере зависит, прежде всего, от температуры, и т.п.). Однако отмечаемая синхронность изменений обоих параметров не отвечает на вопрос, что является первопричиной?

Итак, согласно гипотезе «парникового эффекта» рост содержания СО2 в атмосфере обусловливает повышение её температуры. Тем не менее много установленных наукой фактов противоречит такому положению:

1) синхронные колебания этих параметров в наблюдаемых в настоящее время пределах происходили раньше в отсутствие сколь-либо серьёзной хозяйственной деятельности;

2) результаты исследований датских метеорологов, обнаруживших корреляцию между длительностью солнечных циклов и температурой Северного полушария, свидетельствуют о влиянии гелиокосмических факторов на климат и заставляют усомниться в правильности концепции, объясняющей наблюдаемое потепление в основном антропогенным фактором [4];

3) оценки Межправительственной группы по изменению климата (IPCC) роли антропогенных выбросов углекислого газа завышены: так, на 2014 г. выбросы от ископаемого топлива составили 4,6 ppm выбросов/год против 98 ppm/год от природных явлений, то есть менее 5% естественных выбросов нашей планеты [5] (возможно, следствием этого является низкая природоохранная эффективность предусмотренных по климату мероприятий);

4) сопряжённый анализ динамики солнечной активности и приповерхностной температуры воздуха, проведенный сотрудниками географического факультета МГУ, свидетельствует, что потепление преимущественно обусловлено динамикой инсоляции Земли [6 и др.]. Динамика содержания углекислого газа в атмосфере имеет тот же тренд за эти годы, что и ход показателя инсоляционной контрастности, которая определяется небесно-механическими процессами (рис. 9) [7];

5) согласно законам физической химии именно повышение температуры является причиной роста содержания углекислого газа в атмосфере за счет его меньшей растворимости в водах океана при повышении температуры [8] согласно уравнению:

Именно в Мировом океане в растворенном виде находится основная часть углекислого газа биосферы, превышающая в 60 раз его содержание в атмосфере. О выделении углекислого газа и метана из океана при потеплении свидетельствуют, например, данные исследований [9].

Таким образом, причина и следствие оказались перевёрнутыми с ног на голову!!! Концентрация углекислого газа в атмосфере регулируется прежде всего Мировым океаном. И именно потепление на Земле вызывает основной рост концентрации углекислого газа за счет выделения из Мирового океана, где в растворенном виде находится основная часть углекислого газа биосферы, превышающая в 60 раз его содержание в атмосфере.

Эти обстоятельства и ряд других соображений («несоответствие ни математическим, ни законам теоретической физики» [10]) ставят под сомнение возможность использования гипотезы парникового эффекта для анализа изменений климата планеты.

Рассмотрим еще два аспекта глобальных изменений природной среды, обусловленных таянием ледников и изменениями уровня Мирового океана.

Причину ускорения таяния ледников многие исследователи также видят в увеличении концентрации углекислого газа в атмосфере за счёт деятельности человека. Однако многие факты не согласуются с такой точкой зрения (рис. 10). Основной источник таяния льда, зависящего, прежде всего, от температуры и осадков — солнечное излучение. Сопоставление с динамикой использования углеводородов не показывает взаимосвязи этих процессов: тренд таяния льда начался задолго до активной эксплуатации углеводородов, перелом в этой эксплуатации в 1950-х не отразился на динамике таяния [11].

Отмечается также, что в период современного потепления, продолжающегося более 150 лет, существуют ледники, увеличивающие свои размеры [8].

Изменение уровня Мирового океана

По оценкам, в ХХ веке таяние континентальных ледниковых масс привело к повышению уровня моря на 10–20 см, при средней скорости роста 1–2 мм в год. Сообщается также, что после 2004 г. рост уровня прекратился, а по более поздним данным ученых США, только за один год (2010/2011) уровень океана понизился на 5 мм [13].

Исследование американских учёных (рис. 11) показало, что тренд роста уровня океана отстаёт от роста температуры и был значительно больше до активного использования углеводородного сырья, что свидетельствует об отсутствии взаимосвязи между анализируемыми процессами [11].

Проведённый в работе [14] анализ изменения уровня Мирового океана на основе расчётов инсоляции Земли показал, что изменения этого уровня более чем на 95% определяются динамикой инсоляции.

Изменение площади поверхности суши

Прогнозируемый многими исследователями рост уровня Мирового океана с неизбежностью должен вызывать сокращение площади суши. Тем не менее имеющиеся данные свидетельствуют, что за последние 30 лет в условиях потепления климата площадь суши увеличилась на ~58 тыс. км² (рис. 12) [15]. Таким образом, несмотря на постоянно меняющуюся конфигурацию суши вследствие самых различных причин (эндогенная активность Земли, движение материков, вынос твёрдых материалов реками, таяние ледников, деятельность человека по наращиванию суши и др.), наблюдаемое потепление климата не привело к сокращению площади суши, тем более речь никак не может идти о новом «всемирном потопе».

Таким образом, приведённые сведения по масштабам таяния ледников и изменению уровня Мирового океана не подтверждают основополагающую роль антропогенного фактора в негативных изменениях глобального климата.

Нестабильность и цикличность глобальных природных процессов (ГПП)

Для ГПП, включая изменения климата, характерны неравномерность, необратимость и не свойственна стабильность (устойчивость). Цикличность развития выражается в том, что поступательное (прогрессивное) развитие осуществляется не по прямой восходящей линии, а путём циклов, в процессе которых на всё более высокой основе повторяются основные черты пройденных стадий. Практически все ГПП подвержены цикличности: суточной, сезонной, многолетней. Цикличны количество штормов на Байкале, колебания уровней Каспийского и Аральского морей (как и Ладоги на севере России, озера Виктория в экваториальной Африке), оледенение и таяние ледников, засухи, наводнения. Цикличны изменения концентрации углекислого газа в атмосфере Земли и температуры воздуха.

Цикличность климата обусловливает многие процессы в человеческом социуме: миграцию народов, динамику сельскохозяйственного производства, даже гибель цивилизаций. Цикличности подвержены и развитие мировой экономики (например, циклы Кондратьева), и всплески заболеваемости населения, и вспышки плодовитости насекомых. Во многих случаях такая цикличность развития обусловлена синхронизацией с солнечной активностью, в других — космическими процессами более высокого порядка или процессами чисто земного происхождения. Имеющиеся данные также свидетельствуют о разнонаправленности глобальных изменений климата в различных регионах и взаимосвязанности этих изменений с изменением инсоляции Земли вследствие естественной изменчивости инсоляции.

В целом для эволюционного процесса характерны нестабильность, скачкообразность (сальтационизм) и не свойственна устойчивость.

Для анализа климатических изменений важно также отметить, что современный длиннопериодный тренд климата на Земле — похолодание! Гляциологи утверждают, что общая тенденция изменения температуры на Земле направлена в сторону похолодания, и в перспективе человечество может встать перед проблемой глобального снижения температуры [16 и др.].

Об этом же писал В. И. Вернадский: «Ледниковый период не закончился и длится до сих пор. Мы живём в периоде межледниковом — потепление ещё продолжается, — но человек так хорошо приспособился к этим условиям, что не замечает ледникового периода…» [17, с. 34].

Если так, то человечеству (особенно жителям северных территорий) следует быть благодарным исторически короткому периоду современного потепления!

Следует заметить, что обвинения углекислого газа в «биосферных грехах» достигли беспрецедентных масштабов. При этом забывается, что углекислый газ — один из важнейших факторов, обеспечивающих функционирование жизни на Земле, а углерод — основной элемент органического мира.

Главный для создания живого вещества в современной биосфере процесс фотосинтеза возник более миллиарда лет назад, когда концентрация СО2 в воздухе была значительно больше, чем сейчас. Продукционный процесс на Земле в настоящее время обусловлен именно наличием углекислого газа в атмосфере, где чем его больше, тем выше продуктивность растений. При этом для повышения урожайности культур в теплицах специально повышают концентрацию углекислого газа до приемлемых для человека величин.

Роль антропогенного фактора

В последние годы очень часто во всех изменениях в природе пытаются обвинить злополучный антропогенный фактор. Действительно, человек, как и любой другой вид, изменяет природную среду в свою пользу, и эти его действия носят уже всеобщий, по сути, характер. Достаточно вспомнить о проблеме глобального загрязнения практически всех основных природных сред.

В то же время слишком часто обвинения антропогенного фактора в некоей злонамеренности явно преувеличены. К сожалению, нередко это носит заказной характер и обусловлено политическими и экономическими причинами. Одним из источников такого преувеличения является отмеченная выше существенная доля волюнтаризма при использовании результатов прогнозирования.

Примером неоправданного обвинения антропогенного фактора является история с так называемыми «озоновыми дырами», в увеличении которых обвинили используемые в холодильной промышленности озоноразрушающие вещества (преимущественно хлор- и фторсодержащие фреоны), реагирующие с озоном и тем самым якобы истончающими озоновый слой, защищающий биосферу от губительного жесткого ультрафиолетового излучения. Американские химики Ш. Роуланд, М. Молина и их немецкий коллега П. Крутцен предположили, что фреоны, соединяясь с озоном озоносферы, превращают его в обычный кислород, тем самым уничтожая полезные свойства озонового слоя. Несмотря на недоказанность этого положения, они были в 1995 г. удостоены Нобелевской премии «за работу по химии атмосферы, особенно в связи с образованием и разрушением озона».

Уже с 1985 г. модельные расчёты на основании этой широко распространившейся гипотезы, положенной в основу Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой (1987 г.), стали резко расходиться с данными, получаемыми в результате непосредственного наблюдения. В результате все усилия по «спасению озонового слоя» оказались напрасными. «Озоновые дыры» стали сокращаться по своим естественным причинам, тем более что самая большая из них была в зоне наименьшего воздействия антропогенного фактора — над Антарктикой. При этом условия выполнения Монреальского протокола оказались тяжелыми для России: неповоротливая отечественная холодильная промышленность была разрушена.

Успешное решение проблемы отрицательного воздействия глобальных изменений климата для человечества во многом зависит от природы этих изменений. Если в основе наблюдающегося потепления климата лежит антропогенный фактор, влияние растущих промышленных выбросов так называемых парниковых газов, то вполне естественным представляется путь совершенствования технологий, сокращающих выбросы, сбросы, отходы. И это в любом случае позитивный путь уменьшения антропогенного пресса, улучшения экологической ситуации.

Однако насколько эффективен этот путь в смысле предотвращения или хотя бы сокращения потепления? Насколько эффективной оказалась деятельность в рамках Киотского протокола и последовавшего за ним Парижского соглашения по климату к Рамочной конвенции ООН об изменении климата?

Но если потепление климата — результат действия естественных причин, то на этом пути вовсе не стоит ожидать значительных успехов. Если реально доказано отрицательное влияние современного потепления климата на цивилизацию, то гораздо эффективнее могут оказаться методы смягчения климата и сдерживания его потепления, адаптации к отрицательным изменениям климата, а следовательно, стабилизации современного климата, в том числе с помощью геоинжиниринга.

В целях смягчения изменений климата представляются перспективными технологии сохранения климата, в том числе предлагаемые отечественными учёными [18]:

В связи с изложенным также хотелось бы отметить важность коррекции программ современного экологического образования и просвещения, основой которых должны стать учебники и учебные пособия, основанные на объективной информации о реальных знаниях природных процессов, с изложением дискуссионных вопросов, а также «белых пятен» в научных знаниях [19]. Необходимо подчёркивать условность многих распространённых в настоящее время гипотез и концепций, чтобы развивать у учащихся способность к размышлениям.

Заключение

В научных исследованиях, связанных с глобальными изменениями климата, накоплено большое количество фактов, находящихся в противоречии с гипотезой парникового эффекта. Это обстоятельство ставит под сомнение возможность использования этой гипотезы для анализа изменений климата планеты и особенно для принятия соответствующих природоохранных решений.

Нисколько не уменьшая роль антропогенного фактора в негативных (с позиции современного человека) изменениях окружающей среды, следует отметить, что в международных документах по оценке изменений окружающей среды (например, в Монреальском, Киотском протоколах, Парижском соглашении) преобладает преувеличенное представление о влиянии человека на природу.

Многие негативные явления в окружающей среде реально вызваны деятельностью человека, приобретающей всё более мощные масштабы. Загрязнение атмосферы, замусоривание суши и океана, деградация почв, сведение лесов — действительно опасные, прежде всего для самого человека, процессы, которые необходимо сводить до минимума, развивая новые щадящие природу технологии.

Но в ряду негативных для человека явлений в климатической системе важно выделить не зависящие от него процессы, чтобы не уподобиться борьбе с «ветряными мельницами» и более эффективно управлять тем, что мы можем изменить с пользой для себя и биосферы в целом!

Глобальный рост температуры, содержания углекислого газа в атмосфере, ускорение таяния ледников преимущественно связаны с динамикой инсоляции Земли. В целом существенные изменения климата происходят медленно, их последствия различны в разных регионах Земли, и поэтому в настоящее время нет оснований говорить о катастрофическом влиянии глобальных изменений климата на биосферу и общество в целом.

Человечество живёт в изменяющейся окружающей среде; похолодание климата сменяется потеплением, истощаются многие природные ресурсы, но именно научные исследования предоставляют новые возможности для адаптации человека к непостоянным условиям биосферы. Для принятия практических мер по компенсации глобальных изменений среды необходим взвешенный подход, основанный на достоверных научных фактах.

Литература

1. Уоллес-Уэллс Д. Необитаемая Земля. Жизнь после глобального потепления / Пер. с англ. М. Финогенова. М.: Individuum, 2020. 320 c.

2. Гудкович З. М., Карклин В. П., Смоляницкий В. М., Фролов И. Е. Переход от потепления к похолоданию климата Земли как результат действия естественных причин // Глобальные экологические процессы: Мат. Межд. научн. конф. / Под ред. В. В. Снакина. М.: Academia, 2012. С. 23–31.

3. Вайцзеккер Э., Ловинс Э., Ловинс Л. Фактор четыре (затрат половина, отдача двойная). М.: Academia, 2000. 400 с.

4. Friis-Christensen E., Lassen K. Length of the Solar Cycle: An Indicator of Solar Activity Closely Associated with Climate // Science, New Series. 1991. Vol. 254, No. 5032. P. 698–700.

5. Ефимов В. И. Реальность углеродного следа в глобальном изменении климата // Жизнь Земли. 2021. Т. 4. С. 328–335. DOI: 10.29 003/ m2437.0514-7468.2020_43_3/328-335.

6. Фёдоров В. М. Анализ пространственных откликов приповерхностной температуры воздуха на многолетнюю изменчивость инсоляции Земли // Жизнь Земли. 2017. Т. 39, № 3. С. 245–262.

7. Фёдоров В. М., Голубев В. Н., Фролов Д. Н. Многолетняя изменчивость инсоляции Земли и содержания двуокиси углерода в атмосфере // Жизнь Земли. 2018. Т. 40, № 1. С. 12–21.

8. Снакин В. В. Глобальные изменения климата: прогнозы и реальность // Жизнь Земли. 2019. Т. 41, №2. С. 148–164.

9. Shakhova N., Semiletov I. Methane release and coastal environment in the East Siberian Arctic shelf // J. of Marine Systems. 2007. V. 66 (1–4). P. 227–243.

10. Miatello A. Refutation of the «greenhouse effect» theory on a thermodynamic and hydrostatic basis // Principia Scientific International. 2012. №6. 40 p.

11. Robinson A. B., Robinson N. E., Soon W. Environmental Effects of Increased Atmospheric Carbon Dioxide // The J. of Amer. Physicians and Surgeons. 2007. V. 12(3). P. 79–90.

12. Котляков В. М., Чернова Л. П., Муравьев А. Я., Хромова Т. Е., Зверкова Н. М. Изменения горных ледников в Северном и Южном полушариях за последние 160 лет // Лёд и Снег. 2017;57(4). C. 453–467.

13. Boening C., Landerer F. W., Nerem S. R., Willis J. K., Fasullo J. The 2010 decline in global mean sea level and its relation to ENSO, American Geophysical Union, Fall Meeting. San Francisco, Dec. 5–9, 2011.

14. Фёдоров В. М. Прогноз изменения уровня Мирового океана на основе расчётов инсоляции Земли // Жизнь Земли. 2018. Т. 40, № 2. С. 143–15.

15. Donchyts G., Baart F., Winsemius H., Gorelick N., Kwadijk J., Giesen N. Earth’s surface water change over the past 30 years // Nature Climate Change. 2016. V. 6. P. 810–813.

16. Будыко М. И. Изменение климата. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 280 с.

17. Вернадский В. И. Научная мысль как планетное явление. М.: Наука, 1991. 270 с.

18. Израэль Ю. А. Обеспечение экологически устойчивого развития в условиях сохранения современного климата // Глобальные экологические процессы: Материалы Межд. научн. конф. / Под ред. В. В. Снакина. М.: Academia, 2012. С. 9–15.

19. Снакин В. В., Колесова Е. В. Наука — основа экологического образования: дискуссионные вопросы содержания учебных материалов // Сб. статей межд. научно-практической конф. «Образование — 2030. Дорожная карта», 15–16 июня 2021 г. М. Издательство Перо, 2021. С. 60–70.